【手続補正書】
【提出日】平成18年2月24日(2006.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、屈折率の異なる薄膜を多層積層した紫外光遮蔽素子であって、
前記屈折率の異なる薄膜のいずれか一つの薄膜の光吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあることを特徴とする紫外光遮蔽素子。
【請求項２】
前記屈折率の異なる薄膜が、五酸化ニオブ、二酸化チタン、五酸化タンタル及び二酸化ジルコニウムから選ばれる少なくとも一つの酸化膜である請求項１に記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項３】
前記屈折率の異なる薄膜のいずれか一つの薄膜の物理的膜厚が、３０ｎｍより薄い層の膜を含む請求項１または２に記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項４】
前記物理的膜厚が２０ｎｍより薄い層の膜を含む請求項３に記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項５】
前記多層積層した薄膜の層数が２０層以上６０層以下である請求項３または４に記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項６】
前記紫外光遮蔽素子の紫外光から可視光への境界付近の透過率が１０％から９０％に遷移する波長幅が、１５ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項７】
前記紫外光遮蔽素子の可視光から紫外光へかけて透過率が１％以下に低下する波長が４０５から４２０ｎｍの間にあり、且つ前記透過率が１％以下に達する波長から３００ｎｍの波長まで透過率が１％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の紫外光遮蔽素子。
【請求項８】
屈折率の異なる２種類のターゲットをスパッタして透明基板に２種類のスパッタ膜を交互に積層し、前記透明基板を酸化領域に搬送し、スパッタ膜を酸化処理して酸化膜とする紫外光遮蔽素子の製造方法であって、
前記酸化膜の少なくとも１種類の膜を、光の吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあるように制御することを特徴とする紫外光遮蔽素子の製造方法。
【請求項９】
屈折率の異なる２種類のターゲットをスパッタして透明基板に２種類のスパッタ膜を交互に積層し、前記スパッタ膜を酸化処理して酸化膜とする紫外光遮蔽素子の製造方法であって、
前記スパッタがスパッタ領域に酸素ガスを含むガスを導入する反応性スパッタであり、前記酸化膜の少なくとも１種類の酸化膜の光吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあるように制御することを特徴とする紫外光遮蔽素子の製造方法。
【請求項１０】
光源と、光源から出射された出射光を画像光に変換する光変換装置と、前記光変換装置から出力された画像光を投射する投射光学系とを備えた光学装置であって、
前記光源と光変換装置との間に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の紫外光遮蔽素子が配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
前記光変換装置が、前記出射光を赤、緑、青の３色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系で分離した３色光を３色画像光に変換する素子と、前記素子で変換した前記３色画像光を合成する色合成光学系とで構成されている請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記光変換装置が、前記出射光を３色以上の色帯域に時系列分離する色分離光学系と、前記色分離光学系で時系列分離した各色の画像光に変換する素子とで構成されている請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１３】
外部の光を取り込んで結像させる撮像光学系と、撮像素子との間に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の紫外光遮蔽素子が配置されていることを特徴とする光学装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の紫外光遮蔽素子は、透明基板上に、屈折率の異なる薄膜を多層積層した紫外光遮蔽素子であって、前記屈折率の異なる薄膜のいずれか一つの薄膜の光吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の紫外光遮蔽素子の製造方法は、屈折率の異なる２種類のターゲットをスパッタして透明基板に２種類のスパッタ膜を交互に積層し、前記透明基板を酸化領域に搬送し、スパッタ膜を酸化処理して酸化膜とする紫外光遮蔽素子の製造方法であって、前記酸化膜の少なくとも１種類の膜を、光の吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあるように制御することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
次に本発明の別の紫外光遮蔽素子の製造方法は、屈折率の異なる２種類のターゲットをスパッタして透明基板に２種類のスパッタ膜を交互に積層し、前記スパッタ膜を酸化処理して酸化膜とする紫外光遮蔽素子の製造方法であって、前記スパッタがスパッタ領域に酸素ガスを含むガスを導入する反応性スパッタであり、前記酸化膜の少なくとも１種類の酸化膜の光吸収係数が０．１以上となる波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にあるように制御することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
次に本発明の光学装置は、光源と、光源から出射された出射光を画像光に変換する光変換装置と、前記光変換装置から出力された画像光を投射する投射光学系とを備えた光学装置であって、前記光源と光変換装置との間に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の紫外光遮蔽素子が配置されていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
次に本発明の別の光学装置は、外部の光を取り込んで結像させる撮像光学系と、撮像素子との間に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の紫外光遮蔽素子が配置されていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、本発明の紫外光遮蔽素子の製造方法においては、酸化領域へ酸素ガスを導入し圧力を０．０５Ｐａ〜１０Ｐａの範囲にすることが好ましい。酸素を入れないと膜の酸化に必要な酸素が不足して酸化不充分で吸収係数が過大になり不透明な膜になる傾向となる。逆に酸素過多では酸化が進みすぎて吸収係数が過小で紫外光遮蔽効果が薄くなる傾向となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施例を示す図である。透明な基板１の表面に屈折率の異なる薄膜（ここでは、相対的に屈折率の異なる低屈折率膜と高屈折率膜と言う）すなわち低屈折率膜２と高屈折率膜３とを交互に積層した紫外光遮蔽膜を形成している。図１の膜構成を表１に示す。設計波長は３６０ｎｍとし、基板は光学ガラスＢＫ７、低屈折率膜として二酸化珪素、高屈折率膜として五酸化ニオブを用いた。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
後述するように紫外光遮蔽膜の成膜条件を変えることによって、光波長に対する光吸収係数を制御することができる。一例として、成膜条件を変えて作成した五酸化ニオブの光波長λに対する屈折率ｎと光吸収係数ｋの関係を図４に示す。図４において、細い実線は屈折率、太い実線は波長３００ｎｍに対する光吸収係数ｋが０．１１の五酸化ニオブ、波線は波長３２５ｎｍに対する光吸収係数が０．１の五酸化ニオブである。光吸収係数が０．１を越える光波長が３００ｎｍから３６０ｎｍの範囲にある五酸化ニオブを用いると、図３のように３００から４００ｎｍの紫外光の透過率を最大でも０．９％と１％以下に抑制することができた。さらに光吸収係数が０．１を越える光波長が３２５ｎｍの五酸化ニオブを用いると、３００から４００ｎｍの紫外光の透過率を最大でも０．２％に抑制することができた。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ここで比較例として、従来の膜のように各層の物理的膜厚を３０ｎｍ以上にした場合の分光透過率特性を図１２に示す。この図から分かるように膜厚を厚くすると、３９０から４００ｎｍ付近の紫外光透過率が１％を超え、４１５ｎｍでは１０％に達し、また４３０ｎｍ付近の可視光透過率が９０％前後に下がってしまうため充分な分光透過率特性を得ることが出来なかった。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本実施の形態のように物理的膜厚が３０ｎｍ以下の薄い膜や、さらに薄い２０ｎｍ以下の薄い膜を用いることによって、３００から４００ｎｍの紫外光全域に亘って透過率を下げつつ、紫外光から可視光へ向かって透過率が上がっていく遷移領域の勾配を急峻にすることができる。透過率が１０％から９０％に遷移する波長幅を１５ｎｍ以下、さらに急峻な１０ｎｍ以下にすることが可能になる。本実施の形態では、図３に示したように、透過率が１０％（波長：４１５ｎｍ）から９０％（波長：４２３．５ｎｍ）に遷移する波長幅を８．５ｎｍにすることができた。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に本発明の光学装置の一例について、図７を用いて説明する。これは液晶プロジェクターの一例である。本例では、第１インテグレータ３２および第２インテグレータ３３として、片面にレンズアレイを有するガラス基板を用いた。超高圧水銀ランプか又はキセノンランプである光源３１から光が出射される。出射光は光の強度分布が偏っているので均一化するために第１インテグレータ３２と第２インテグレータ３３とで均一な強度分布に調整する。ここで、第１インテグレータ３２を基板として前述の紫外光遮蔽膜を形成してあるので、第１インテグレータ自体が紫外光遮蔽素子となっており、図３のように４０７．５ｎｍから３００ｎｍまで透過率１％以下に、また４１５ｎｍまで１０％以下に抑えられた急峻な遷移勾配を持っているので、第１インテグレータ３２以後は紫外光が遮蔽されて無くすことができる。また薄い膜も高精度に、全層の膜の屈折率も安定しているので、成膜不良が激減し高価なインテグレータの歩留まりを落とすことなく成膜することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
この実施形態は、スパッタ領域に導入するガスにおける体積比率が０．１未満であれば膜の酸化が不充分で可視光の透過率が低下してしまう。酸素ガスの比率が０．１から０．８の範囲であれば五酸化タンタル膜の吸収係数ｋを０．１以上に制御することができる。そして酸素ガスの比率が０．８以上であれば五酸化タンタルの吸収係数が過小になり、紫外光の透過率が上がって紫外光遮蔽降下が大きく低下する。